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Das

würfelspiel als denksport

Caroline Uhler

erforscht den Zufall mit Mathematik

Jozsef Csicsvari

erforscht, wie wir lernen und uns erinnern

Ein Besuch am IST Austria

IST AUSTRIA

IST AUSTRIA

I mpressum Institute of Science and Technology Austria Am Campus 1, 3400 Klosterneuburg, Telefon +43 (0)2243–9000, office@ist.ac.at, www.ist.ac.at Editor: Sophie Fessl Text: IST Austria (Sophie Fessl) Grafikdesign: Pölleritzer, Büro für Werbung und Design, www.poelleritzer.at Illustrationen: Eva Sixt Druck: Druckerei Bösmüller Papier: Munken Polar 300g, 150g Copyright: Institute of Science and Technology Austria, 2013

Caroline Uhler und Jozsef Csicsvari arbeiten am Forschungsinstitut IST Austria


Du trittst nun ein in das

IST Austria ) ia r t s u a ie t s e i (e

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Viele Ideen entstehen beim Plaudern. Deshalb treffen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am IST Austria oft zum Mittagessen oder nach der Arbeit, um zu plaudern und gemeinsam Spaß zu haben.

Wo? Was? Wie heiSSt das? Das bedeutet nicht etwa EI wie Eifer, ES wie Eselsohr und TIE wie Tierreich, sondern es ist die Abkürzung für den Namen Institute of Science and Technology Austria. Das IST Austria ist ein Forschungsinstitut in Klosterneuburg (Niederösterreich). Hier treffen sich Menschen aus aller Welt und arbeiten an spannenden Fragen der Naturwissenschaften, der Computerwissenschaft und der Mathematik. Auf den nächsten Seiten erfährst du, was die Statistikerin Caroline Uhler und der Neurowissenschaftler Jozsef Csicsvari erforschen. Sie erzählen dir über ihre Forschung und ihr Leben, und was die beiden an der Wissenschaft so interessiert.

Forschungsfragen, Ideen und Ergebnisse werden gemeinsam diskutiert – im Hörsaal, am Gang, im Büro oder bei einem Kaffee.


FORSCHERIN AM IST AUSTRIA

Caroline Uhler

Sonnige Statistik Ich wollte Wissenschaftlerin werden, … weil es so viele offene Fragen gibt, auf die ich gerne eine Antwort wüsste. An meiner Arbeit mag ich, … dass ich die Fragen erforschen kann, die mich am meisten interessieren. Außerdem kann ich mit interessanten Menschen zusammenarbeiten, kann überall arbeiten: draußen, im Büro oder in einem Kaffeehaus. Für meine Arbeit kann ich auch viel reisen. IST Austria ist für mich … der perfekte Ort, um zu forschen, mit vielen interessanten ForscherInnen um mich herum, die in unterschiedlichen Bereichen arbeiten. Und ich bekomme super Unterstützung, damit ich mich ganz aufs Forschen konzentrieren kann. Ich habe meine besten Ideen, wenn … ich draußen in der Sonne sitze. Ich kann am besten arbeiten, wenn … ich in einem Kaffeehaus sitze, wo andere Leute auch am Arbeiten sind. Ich arbeite auch super im Flugzeug, wo mich nichts ablenken kann. Wenn du WissenschaftlerIn werden möchtest, … dann verfolge, was dich am meisten interessiert, und lass dich von deiner Neugier leiten. 4

ine Uhler Name: Carol e Alter: 30 Jahr eiz in: der Schw en hs ac w Aufge der Biologie an Mathematik und >S  tudium der hw n Zürich, Sc eiz der Universität vo rkeley, USA in Statistik in Be um di tu ss at or kt > Do sota, USA fenthalt in Minne > Forschungsau iterin einer Caroline Uhler Le > Seit 2011 ist . IST Austria Arbeitsgruppe am

on Zur Pers

Von Thailand träumen m Kindh eitstrau

in Thailand zu unterrichten

Mein perfek tes Wo chenen de Mit guten Freunden in den Bergen wandern, abends bei einem See zelten und viel plaudern.

Ich kann nicht sein ohne Schokolade

3 Ding e für die einsa me Insel Mein Freund, ein Laptop und ein Badetuch

Wenn ich zum Mond fliegen könnte … würde ich das machen! Ich wollte schon immer mal wissen, wie es sich auf dem Mond anfühlt.

n gsessen M ein L iebli

Thailändisches Curry

Mein Liebling sbuch zu viele …

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FORSCHERIN AM IST AUSTRIA

Caroline Uhler

Statistik – was ist das?

Statistik ist die Mathematik des Zufalls. Die Mathematik, die du kennst und verwendest, beschäftigt sich mit Zahlen und Formen. Sie ist sehr logisch und regelmäSSig – 1+1 ist ja doch immer 2, Kreise bleiben rund. Was hat Mathematik also mit Zufall zu tun, und was ist Zufall überhaupt? Zufall ist, was unberechenbar ist. Ereignisse also, bei denen wir nicht wissen, was passieren wird – welche Zahl du würfelst oder ob du einen Preis beim Glücksrad gewinnst. So etwas Logisches wie Mathematik kann doch gar nichts über den Zufall verraten, oder? Wenn wir nur einmal würfeln, können wir mit Hilfe der Mathematik nicht vorhersagen, welche Zahl auf der Oberseite erscheint. Wenn wir den Würfel öfter werfen, sagt uns die Mathematik – also Statistik – doch sehr viel: Die Chance, dass du eine 1 würfelst, ist gleich hoch wie die, dass du eine 4 oder eine 6 würfelst. Und der Zufall hat – anders als wir – kein Gedächtnis. Wenn du also eine 1 würfelst, ist die Chance, dass du wieder eine 1 würfelst, genauso hoch wie die, dass du eine 3 würfelst. StatistikerInnen wie Caroline Uhler haben Methoden entwickelt, die uns in vielen Bereichen helfen. Wenn du einen Fragebogen ausfüllst – etwa welche Eissorte du öfters isst – wird Statistik verwendet, um aus vielen Fragebögen schlau zu werden. In der Sprache der Statistik werden deine Antworten und die aller anderen, die den Fragebogen ausfüllen, „Daten“ genannt. Berechnungen mit diesen Daten zeigen dann zum Beispiel, ob mehr BesucherInnen eines Eissalons Schokolade oder Vanille essen und ob die Wahl der Sorte Zufall ist. 6

st du … e t s s u W ?

sund hält it, die du tik uns ge nannt, ist eine Krankhe n litten s ti ta S s s … da mung“ ge r 60 Jahre „Kinderläh er noch vo shalb

e ch t, ab Krankheit d . „Polio“, au ehr kenns efährliche g en ar nicht m g rd se u h ie w d ic tl lt st u e verm Du kenn entwick r. lio te o n P ru n a e d g r ge viele Kinde Impfstoffe sie wurde 1950 erste nicht, weil lfen, denn o h e g i e b a end d h schützt. z entscheid er Impfstoff wirklic n a g e t a h k ungeimpft Statisti n, o b d – 200.000 m zu teste n n u e t te h e k c d n li n ra rg e e verw p en v der erk zwei Grup impfte Kin Es wurden geimpfte Kinder. Ge r es nur Zufall, dass a 00 eimpfte. W rInnen zeigten, dass und 200.0 lio als ung o ke P ti s n ti a r ta irklich. e S n selte rank ten? schützte w rk ff e to r e fs d p in weniger K streffer war – der Im ft und geschützt. imp fall es kein Zu rden viele Kinder ge u w in rankheiten fh u Dara wie sich K Bäume h c li m ä n , elche Ähnliches sich an, w hler fragt . Sie sieht n e srechnen, it u Caroline U a re n rb n a kann d ntagen ve ie la S . tp k s n b O ra k n in te he cheinlichs d und welc gesund sin bstbäume am wahrs e auch m O u ie Bä wie sich d können die o . Dadurch tik hält als . n s e ti k c ta S te s . n n a e rd nd e su w e t g schütz r Obst b e s s er ge auch unse rn e d n o s ns, nicht nur u

BLICK in die Zukunf T

In der Forsch ung entstehe n immer meh achtungen. B r Beobei der Er fors chung des W haben Forsch eltraums erInnen mit tler weile so Daten gewon viele nen, dass si e diese gar ni auswer ten kö cht mehr nnen. Dafür brauchen sie In Zukunf t w Statistik. erden Statist ikerInnen im Methoden en mer mehr twickeln, da mit den vielen B eobachtungen ForscherInnen aus schlau werde n.

Versuch doch mal….. .

… der Statistik auf die Spu r zu kommen! Wirf einen Spielwürfel. We lche Zahl liegt oben? Wir f den Würfel nun 30 Ma l und schreibe auf, welche Zahl du gewürfelt hast. Diese Liste sind nun deine Daten. Wie oft hast du jede Zahl gewürfelt? Die Statistik sag t uns, dass jede Zahl gleich wahrscheinlich ist. Du solltest also die 2 fünf Mal gewürfelt hab en. Stimmt das bei deinen Daten? Wenn nicht, würfle noch 30 Mal. Denn je mehr Daten du has t, desto besser kannst du die „Regelmäßigkeit“ des Zufalls sehen.

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Ein TAG IM LEBEN VON Noch ist Schlafenszeit.

7:00

Zeit zum Frühstücken! Mit einer Schüssel Cornflakes im Bett liest und beantwortet Caroline Uhler ihre E-Mails.

9:00

Bei der Arbeit am Computer findet Caroline Uhler neue Vermutungen. Mit Bleistift und Papier versucht sie, diese zu beweisen.

Projekte und neue Ideen diskutiert Caroline Uhler gemeinsam mit JungwissenschaftlerInnen an der Tafel.

15:00

11:00

Caroline Uhler & Jozsef Csicsvari

Viele KollegInnen leben in den USA. Bei ihnen beginnt der Tag gerade. Jetzt ist die ideale Zeit, um gemeinsame Projekte zu besprechen.

17:00

Kurz einkaufen, im Sommer noch an die Donau zum Schwimmen und dann zusammen mit FreundInnen das Abendessen vorbereiten, essen und plaudern – so kann der Tag ausklingen.

20:00

13:00

Mittsaegspau

Jozsef Csicsvari träumt noch von seinen Experimenten.

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n! Mittagesse e ffe Bei einem Ka rn de au pl ch dana r und Caroline Uhle i ar Jozsef Csicsv re gerne über ih bnisse. ge Er en st ue ne

Im IST Austria Shuttlebus geht es auf in die Arbeit.

Gemeinsam mit den JungwissenschaftlerInnen in seiner Gruppe bespricht Jozsef Csicsvari die laufenden Experimente.

Neue Ideen diskutieren Jozsef Csicsvari und seine KollegInnen im Sommer auch manchmal im Freien.

Jozsef Csicsvari sitzt an seinem Computer – er entwickelt neue Experimente, grübelt über Ergebnisse nach und notiert sich, was er entdeckt hat, damit auch andere ForscherInnen über die neuen Ergebnisse informiert werden.

Auch die Balkonblumen brauchen mal Wasser! Danach gibt es Abendessen.

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FORSCHER AM IST AUSTRIA

Jozsef Csicsvari

unbekanntes verstehen Ich wollte Wissenschaftler werden, … weil ich Experimente mag. Ich liebe es, neue Dinge zu entdecken, die niemand sonst zuvor geklärt hat – also etwas zum ersten Mal wirklich zu verstehen. An meiner Arbeit mag ich … neue Methoden zu finden, mit denen ich meine Forschung betreiben kann. IST Austria ist ein sehr guter Ort dafür, weil ich von den ComputerwissenschaftlerInnen viel Neues lernen kann. Außerdem grüble ich gerne darüber nach, was die Ergebnisse von Experimenten bedeuten. IST Austria ist für mich … ein neues Institut mit viel Energie. Es ist eine tolle Gelegenheit, etwas Neues aufzubauen. Ich genieße es, Ideen mit KollegInnen zu besprechen, die an ganz anderen Fragen arbeiten, und von ihnen zu lernen. Ich habe meine besten Ideen, wenn … wenn ich wandere oder spazieren gehe. Ich kann am besten arbeiten, wenn … ich mich einige Tage lang nur auf eine Frage konzentriere. Aber das ist nicht so leicht, da ich oft in Besprechungen bin und viel reise – aber das genieße ich auch! Wenn du WissenschaftlerIn werden möchtest, … ist Forschung für dich eine Entdeckungsreise. Genieße diese Reise, auch wenn du viel Zeit und Arbeit hineinstecken musst! 10

ri ef Csicsva Name: Jozs re h Alter: 44 Ja arn sen in: Ung Aufgewach n der Technische r Informatik an  tudium de > S rn ga n n Budapest, Un wissenschafte Universität vo ns- und Neuro te al rh Ve in udium  oktoratsst > D , USA ers University tg ersity, USA Ru r an de r Rutgers Univ de an t al th en sauf Großbritannien  orschung > F . sity of Oxford, er iv Un am IST Austria r de an Arbeitsgruppe ne  rofessor > P ei i ar sv ic leitet Jozsef Cs > Seit 2011

rson Zur Pe

Um die Welt und auf zum ars itstraum M Kindhe Einmal um die Welt segeln

Ich kann nicht sein ohne mein Handy

3 Din ge für die einsame Insel

eBook mit solarbetriebenem Aufladegerät, Streichhölzer und eine Angel

Wenn ich zum Mond fliegen könnte Ich würde lieber zum Mars fliegen!

n gsessen M ein L iebli Pizza

Mein Liebling sbuch • „Die geheimnisvolle Insel“ von Jules Verne • „Foundation-Trilogie“ von Isaac Asimov

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Wusstest du …

FORSCHER AM IST AUSTRIA

Jozsef Csicsvari

hilf t? em Gedächtnis s du tagsüber n ei d f la ch S s wa … das das Gehirn alles,

fst, wiederholt en ihre Während du schlä cht, wie Plat zzell Csicsvari er fors ef sich an zs ft, Jo . hil st n ha tte t Ra rn gele und wie das len ho er zu ed wi f ar zum Superm kt Signale im Schla nern – oder uns, in sser er be l zu vie ke n ec tte st Futterver ss sich Ra haben gezeigt, da afen. hl te sc en en rim rn pe Le Ex m n. finde nach de erinnern, wenn sie ern auch an ein Versteck heitsschlaf “, sond ön ch „S ein r nu t ch htet, wie ni ac so ob Schlaf ist al Csicsvari be f“. Wenn Jozsef hla er sogar sc nn nis ht ka , äc en ed ein „G Signale send fs hla Sc s de d en e erinnern wird! Platzzellen währ Ratte an Versteck die h sic t gu e wi vorhersagen,

Auf deinem Weg zur Schule denkst du sicher nicht darüber nach, welche StraSSe du nehmen und wo du abbiegen musst. Aber auf Urlaub in einer fremden Stadt hat sich deine Familie vielleicht schon einmal auf der Suche nach Sehenswürdigkeiten verirrt. Zurück daheim findest du trotzdem problemlos zur Schule und zu deinen Freunden. Was du hier erlebst, nennen WissenschaftlerInnen „räumliche Erinnerung“, die Erinnerung an unsere Umgebung. Räumliche Erinnerung lässt dich wissen, wo du bist, wo sich Dinge und Orte befinden und wie du zu ihnen kommst. Ein besonderer Teil deines Gehirns sorgt dafür, dass wir uns daran erinnern, WissenschaftlerInnen nennen diesen Teil Hippocampus. NeurowissenschaftlerInnen haben herausgefunden, dass bestimmte Nervenzellen Signale schicken, wenn du dich an einem Ort befindest. Diese Nervenzellen heißen Platzzellen. Wenn du also am Schreibtisch sitzt und diesen Text liest, sendet eine Platzzelle ein Signal aus. Aber wenn du aufstehst, um das Licht einzuschalten, sendet eine andere Platzzelle ein Signal aus, wenn du beim Lichtschalter stehst. Diese Platzzellen entschlüsseln also deine Umgebung und sagen dir, wo du bist. Jozsef Csicsvari erforscht Platzzellen in Ratten, denn er möchte mehr darüber wissen, wie wir uns an neue Plätze erinnern und wie eine gute Dosis Schlaf das Lernen beeinflusst.

Neurowissenschaft – was ist das? Die Neurowissenschaft beschä ftigt sich mit Neu

ronen, den Bausteinen deines Gehirns. In der Neurowissensc haft geht es also um das Gehirn. NeurowissenschaftlerInnen wie Jozsef Csicsvari wollen wissen, wie das Gehirn gebaut ist, wie es entsteht und wie es funk tioniert. Dein Gehirn besteht aus Millionen Neuronen und ähn elt einer komplizierten Maschin e, denn es steuert alles, was du tust. Das Gehirn ist der einzige Teil dein es Körpers, der Entscheidungen triff t. Du brauchst dein Gehirn, wen n du lernst, dich erinnerst, Probleme löst – sogar wenn du gehst, spri chst, atmest oder isst, brauchst du dein Gehirn. Es arbeitet ständig bei alltäglichen Dingen wie Hausaufgab en, Sport, Lesen und deinen Hob bies. Auch deine Gefühle und Gedank en haben ihren Sitz in deinem Gehirn. Nachts spielen sich deine Träume in deinem Gehirn ab. Es macht dich zu dem, was du bist. Obwohl schon viele Menschen seit langer Zeit das Gehirn erforschen, sind noch viele Frag en offen: Wieso schlafen wir? Wie entsteht Sprache in unserem Gehirn? Wie verarbeiten Neuronen diese Info rmation?

Versuch doch mal . . .

… dein Gedächtnis zu testen!

Versuch, dir Telefonnummern aus dem Telefonbuch zu merken. Schau, ob Schl af dir dabei hilft: Lerne fünf Nummer in der Früh und versuche, sie am Abend aufzuschreiben . Wie viele Nummern hast du dir gemerkt? Lerne fünf andere Telefonnummern vor dem Schlafengehen und schreibe sie in der Früh nach dem Aufstehen auf. Wie ist es dir diesmal gegangen? Konntest du dich nach dem Schlaf an mehr Nummern erinnern?

e i d n i K C I L B Zukunft

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NOCH ? GEN.ac.at FRA@ is t

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Theoretische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verwenden Bleistift und Papier – oder ihren Computer – um nach Antworten auf ihre Forschungsfragen zu suchen.

Wie funktioniert das, wieso passiert das? Experimentelle Forscherinnen und Forscher suchen Antworten, indem sie Versuche machen, also experimentieren. Sie arbeiten viel im Labor, aber auch am Computer.

Das Würfelspiel als Denksport  

IST Austria Jugendbroschüre

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